期末综合复习练习（十五）—2020_2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（Word含答案）

期末综合复习练习（十五）2020~2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修二
一、单选题
1．如图所示，用悬线悬挂一电流为I的导体棒．悬线中的张力小于导体棒的重力，要想使悬线中张力为零，则(　　)
A．适当增大电流
B．减少磁感应强度
C．改变磁场方向
D．使原电流反向
2．一个自感系数很大的线圈，用如图所示的电路测量它的直流电阻，闭合电键false与false待稳定后false读出电压表与电流表的示数false下列说法正确的是

false线圈电阻的测量值等于电压表示数与电流表示数的比值
false线圈电阻的真实值小于电压表示数与电流表示数的比值
false在测量完毕拆卸电路时，应先断开false，后断开false
false在测量完毕拆卸电路时，应先断开false后断开false．
A．false B．false C．false D．false
3．如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体棒ef与导体环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　)
A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生
B．整个环中有顺时针方向的电流
C．整个环中有逆时针方向的电流
D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流
4．如图所示，L是线圈，D1、D2是发光二极管(电流从“＋”极流入才发光)．闭合S，稳定时灯泡L正常发光，然后断开S瞬间，D2亮了一下后熄灭．则(　　)
A．图是用来研究涡流现象的实验电路
B．开关S闭合瞬间，灯泡L立即亮起来
C．开关S断开瞬间，P点电势比Q点电势高
D．干电池的左端为电源的正极
5．如图所示，在一个半径为r的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，一个半径为r的金属圆环在外界的干预下从与磁场区域相切的位置开始沿二者圆心连线方向匀速穿过磁场区域。规定逆时针方向为电流的正方向，下列选项中与圆环中的电流i随其移动距离x变化的i–x图象最接近的是（　　）
A． B．
C． D．
6．如图甲所示，在水平面上固定一个匝数为10匝的等边三角形金属线框，总电阻为3Ω，边长为0.4m。金属框处于两个半径为0.1m的圆形匀强磁场中，顶点A恰好位于左边圆的圆心，BC边的中点恰好与右边圆的圆心重合。左边磁场方向垂直纸面向外，右边磁场垂直纸面向里，磁感应强度的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是（false取3）（　　）
A．线框中感应电流的方向是顺时针方向
B．0~0.4s，线框中产生的热量为0.3J
C．t=0.4s时，穿过线框的磁通量为0.55Wb
D．前0.4s内流过线框某截面的电荷量为0.02C
二、多选题
7．如图所示，用同一种电阻丝作成直角三角形框abc，固定在匀强磁场中，磁场方向与三角形平面垂直，在ab间加一电压U，则：
A．ab与acb所受的磁场力方向相同
B．ab与acb所受的磁场力方向相反
C．ab与acb所受的磁场力大小相等
D．ab所受的磁场力大于acb所受的磁场力
8．磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是（ ）
A．防止涡流而设计的 B．利用涡流而设计的
C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用
三、填空题
9．如图所示，宽为false的矩形线框水平放置，一根金属棒放在线框上与线框所围的面积为false，且良好接触，线框左边接一电阻false，其余电阻均不计。现让匀强磁场垂直穿过线框，磁感应强度B随时间变化的关系如图所示，最初磁场方向竖直向下。在0.6s时金属棒刚要滑动，此时棒受的安培力的大小为________N；加速度的方向向“________”。（填“左”、“右”）

10．默写公式
(1)闭合电路欧姆定律：I=__________
(2)安培力:F=_________
(3)洛伦兹力:f=________
(4)磁感应强度:B=_______
(5)电功:W=_________
四、解答题
11．如图所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，AB⊥ON，若AB以5m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，匀强磁场的磁感应强度为0.2T。问：
(1)第3s末夹在导轨间的导体长度是多少；此时导体切割磁感线产生的感应电动势为多大；
(2)3s内回路中的磁通量变化了多少；此过程中的平均感应电动势为多少。
12．如图，一边长为l0的正方形金属框abcd固定在水平面内，空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一长度大于false的均匀导体棒以速率v自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与ac垂直且中点位于ac上，导体棒与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为r，金属框电阻可忽略。将导体棒与a点之间的距离记为x，求导体棒所受安培力的大小随x（false）变化的关系式。
13．如图所示，水平放置的两平行金属导轨，间距为0.5m，其上垂直于导轨放置质量为0.05kg的直金属棒，整个装置放在方向跟导轨平行的匀强磁场中，当闭合开关S时，金属棒中的电流为2.0A时，它对轨道的压力恰好为零，取false，求：
(1)金属棒所受到的安培力大小和方向；
(2)匀强磁场的磁感应强度大小和方向。
14．如图所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdef处在竖直向下的匀强磁场中，框架左侧连接阻值为R的电阻，金属棒ab垂直放在框架上且接触良好，此时adeb构成一个边长为l的正方形，金属棒的电阻为r，金属框架电阻不计，t=0时刻，磁感应强度为B0。若从t=0时刻起，磁感应强度以false的变化率均匀增加，同时施加垂直于棒的水平拉力，使棒保持静止。求：
(1)电路中产生的感应电动势的大小；
(2)通过电阻的感应电流的大小；
(3)false时刻需加水平拉力的大小。
15．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，每边电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在垂直磁场边界向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：
（1）线框中电流I的大小和方向；
（2）拉力所做的功W；
（3）ab边产生的焦耳热Q。
16．如图所示，间距为L的两光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨右端接有一阻值为R的电阻，导轨足够长．在垂直导轨的虚线cd右则存在一磁感应强度大小为B、方向垂直轨道平面竖直向上的匀强磁场．现将一长度为L、质量为m、阻值也为R的金属杆ab置于虚线cd的左侧，且用该金属杆的中心位置沿水平方向压缩固定在水平地面上的轻质弹簧(弹簧与杆不粘连)．当弹簧的弹性势能为false时，由静止释放金属杆．已知弹簧恢复到原长时金属杆还未进入磁场，金属导轨的电阻不计，金属杆始终与导轨垂直且接触良好．求：
(1)金属杆运动的整个过程中，回路中产生的感应电流的最大值；
(2)金属杆从进入磁场到加速度为a的过程中电阻R上产生的焦耳热Q；
(3)金属杆进入磁场后滑行的位移x．
17．如图（a）所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L，距左端L处的中间一段被弯成 半径为H的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H的水平面上．圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场B0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B（t），如图（b）所示，两磁场方向均竖直向上．在圆弧顶端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间t0滑到圆弧底端．设金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g．
⑴问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？
⑵求0到时间t0内，回路中感应电流产生的焦耳热量．
⑶探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间，回路中感应电流的大小和方向．
参考答案
1．A
【详解】
导体棒处于平衡有
false
false
则
false
A．增大电流，安培力增大，电流方向不变，则安培力方向不变，可知拉力减小，可以使拉力减为零，故A正确；
BC．适当减弱磁场，安培力大小减小，或磁场方向反向，则安培力方向反向，可知拉力增大，张力不可能减为零，故BC错误；
D．电流方向反向，则安培力方向反向，可知拉力增大，张力不可能减为零，故D错误．
故选A.
点睛：本题考查应用左手定则分析安培力的能力，安培力方向与电流方向、磁场方向有关，当改变其中之一，安培力方向改变．
2．B
【详解】
①根据电阻测量的原理可知，线圈电阻的测量值等于电压表示数与电流表示数的比值.故①正确；②以上的测量值由于是测量的线圈与电压表的并联的电阻值，所以测量值小于真实值.故②错误；③若先断开开关S1，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电表损坏，所以实验完毕应先断开开关S2.故③错误，④正确．故选B
【点睛】
本题考查了自感线圈的自感作用，在断开电源的瞬间L相当于电源，结合实验安全原则，应先消除自感现象．
3．D
【详解】
试题分析：A、导体ef切割磁感线产生感应电动势，圆环两侧组成外电路，所以环上有感应电流，故A错误．
B、C、D根据右手定则判断可知，ef中产生的感应电流方向从e→f，则环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流，故BC错误，D正确．
故选D
4．D
【解析】
【分析】
二极管具有单向导电性；电感总是阻碍电流的变化．线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向跟原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向跟原电流的方向相同，抑制减小；
【详解】
A、该电路是用来研究线圈的自感现象的，与涡流无关，故A错误；
B、L是自感系数足够大的线圈，D1和D2是两个相同的二极管，S闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以灯泡A逐渐变亮，故B错误；
C、S闭合断开，D2亮了一下后熄灭，说明S断开的瞬间电流从右向左流过二极管，则P点电势比Q点电势低，故C错误；
D、S闭合断开，D2亮了一下后熄灭，说明S断开的瞬间电流从右向左流过二极管，根据线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小可知，流过L的电流的方向在S断开前从右向左，所以L的左侧为正极，则干电池的左端为电源的正极，故D正确；
故选D。
5．A
【详解】
根据右手定则，圆环在进入磁场的过程中前一半时间电流方向为顺时针，后一半时间电流方向为逆时针。由于E=Blv，那么环中电流的大小
false
由题意知，圆环电阻R恒定，圆环匀速运动，则环中电流i与切割长度l成正比。由几何关系可知，圆环运动的位移x与圆环切割长度l、圆环半径r之间的关系为
false
解得
false
根据数学知识可知，则选项BCD错误，选项A正确。
故选A。
6．B
【详解】
A．磁感应强度B1垂直水平面向里，大小随着时间增大，B2垂直水平面向外，大小不变，故线框的磁通量增大，由楞次定律可知，线框中感应电流的方向为逆时针方向，故A错误；
B．由乙图可知
false
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势
false
0~0.4s，线框中产生的热量为
false
故B正确；
C．t=0.4s时，穿过线框的磁通量为
false
故C错误；
D．前0.4s内流过线框某截面的电荷量为
false
故D错误。
故选B。
7．AD
【解析】若a点电势高于b点，则由左手定则可知，ab所受磁场力方向垂直ab边向上；ac所受磁场力方向垂直ac边沿bc方向斜向上，大小false ；bc所受磁场力方向垂直bc边沿ac方向斜向上，大小false ；由几何关系可知，两力的合力垂直于ab向上，故ab与acb所受的磁场力方向相同，选项A正确，B错误；若acb支路电流等于ab支路电流，则因acb等效长度等于ab，故acb所受磁场力等于ab所受的磁场力；但是由于acb支路导线较长，电阻较大，故电流较小，则由F=BIL可知ab所受的磁场力大于acb所受的磁场力，选项D正确，C错误；故选AD.
8．BC
【详解】
把线圈绕在铝框上，在磁场中运动，形成涡流，涡流又形成磁场，反过来与外部磁场相互作用，从而阻碍了指针的运动，故BC正确．
9．0.3 左
【详解】
[1]根据法拉第电磁感应定律，则有：
false
由图知在0.6s时，磁场的磁感应强度B=4T，
所以在0.6s金属棒刚要滑动，此时棒受的安培力的大小
false
[2]根据楞次定律可知，感应电流的方向逆时针（从上向下），由左手定则可知，安培力的方向水平向左，所以加速度的方向即为水平向左。
10．false false false false false
【详解】
(1)[1]闭合电路欧姆定律：false；
(2)[2]安培力：false，其中false为磁感应强度与电流方向的夹角；
(3)[3]洛伦兹力false，其中false为磁感应强度与速度方向的夹角；
(4)[4]磁感应强度：false，其中电流元与磁感应强度垂直；
(5)[5]电功：false
11．(1)5falsem，5falseV；(2)falseWb，falseV
【详解】
(1)第3s末，夹在导轨间导体的长度为
l=vttan30°=5×3×tan30°m=5falsem
此时
E=Blv=0.2×5false×5V=5falseV
(2)3s内回路中磁通量的变化量
ΔΦ=BS-0=0.2×false×15×5falseWb=falseWb
3s内电路中产生的平均感应电动势为
false
12．false
【详解】
当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为l时，由法第电磁感应定律可知导体棒上感应电动势的大小为
false
由欧姆定律可知流过导体棒的感应电流为
false
式中R为这一段导体棒的电阻。按题意有
false
此时导体棒所受安培力大小为
false
由题设和几何关系有
false
联立各式得
false
13．(1) 0.5N，方向竖直向上；(2)0.5T，方向水平向右
【详解】
(1)由题意可知，磁场方向平行于导轨平面，又它对轨道的压力恰好为零，即金属棒竖直方向只受向下的重力和竖直向上的安培力，即
false
金属棒所受到的安培力大小为0.5N，方向竖直向上。
(2)由安培力的定义式可得
false
即匀强磁场的磁感应强度大小为
false
由题可知，金属棒电流方向为false，结合左手定则可知，磁场感应强度的方向为水平向右。
14．(1)false；(2)false；(3)false
【详解】
(1)感应电动势
false
(2)通过电阻的电流
false
(3)磁感应强度
false
由平衡条件
false
解得
false
15．（1）false；方向是由a到d；（2）false；（3）false
【详解】
（1）由于ad边向左切割磁感线，故产生的感应电动势为
E=BLv
故线框中的电流、
false
由右手定则判断出电流的方向是由a到d；
（2）由于线框匀速运动，故拉力
F=F安=BIL=false
拉力做的功
false
（3）拉力做功全部转化为电流产生的焦耳热，则ab边产生的焦耳热
false
16．（1）false（2）false（3）false
【详解】
解：（1）设金属杆刚进入磁场时速度为v，对于弹簧释放金属杆的过程，由机械能守恒定律有：false
解得：false
金属杆刚进入磁场时速度最大，感应电动势：E＝BLv
产生的最大感应电流：false
解得：false
（2）设ab杆的加速度为a时速度为false，此时杆受到的安培力大小为：false
根据牛顿第二定律得：F＝ma
可得：false
设这个过程中电阻R产生的焦耳热为Q，根据能量守恒定律得：false
解得：false
（3）对金属杆，由动量定理得：false
其中：q＝It
通过回路的电荷量：false
解得：false
答：（1）金属杆运动的整个过程中，回路中产生的感应电流的最大值为false；
（2）金属杆从进入磁场到加速度为a的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为false；
（3）金属杆进入磁场后滑行的位移x为false．
17．见解析
【详解】
（1）感应电流的大小和方向均不发生改变．因为金属棒滑到圆弧任意位置时，回路中磁通量的变化率相同．
（2）0—t0时间内，设回路中感应电动势大小为E0，感应电流为I，感应电流产生的焦耳热为Q，由法拉第电磁感应定律：
根据闭合电路的欧姆定律：由焦定律及②③有：
（3）设金属进入磁场B0的瞬间，速度为v，
金属棒在圆弧区域下滑的过程中，机械能守恒：
根据法拉第电磁感应定律，金属棒进入磁场B0区域瞬间产生的感应电动势大小为E，则：false方向为
而左端磁场的感应电动势为,方向为由闭合电路欧姆定律，求得感应电流：
根据⑦讨论：I.当时，I=0；
II.当时，，方向为；
III.当时，，方向为．